的改进。2000 年以来 ,许多科研院所对直线电机抽
油机展开了深入探索 ,大港、

江汉等油田分别进行了

现场试验。2001

208 ,华北油田分公司第一采油厂将

直线电机抽油机投入现场试验 ,2006 年 ,中国石油
大学 (华东) 肖文生博士主持的国家“十五”

重大装备

科技攻关计划“直线电机抽油机的开发与应用”

通过

验收。

随着直线电机技术的日益成熟 ,将直线电机置

于井下工作的设想逐渐成为可能。80 年代末就已
经开始了相关研究 ,文献 [ 4 ]公开了一种“控制井底
机动泵的直流直线电机的方法”,其在抽油井管内装
有直线电机和井下泵 ,以井管底座作为支轴进行抽
汲 ,直线电机定子采用 3 个脉冲线圈 ,动子用多个永
久磁铁等距串接而成。而且 ,其发展与磁力泵、

电磁

泵、

柱塞泵以及电潜泵的研究存在着一定的渊源。

文献[ 5 ]公布了一种“直线电机往复泵”,其采用柱塞
泵与直线电机组合 ,柱塞为永磁结构 ,配有控制阀 ,
通过控制器改变柱塞往复运动的频率、

速度和行程

达到变流量、

变流速泵送的目的。文献[ 6 ]结合直线

电机与采油设备的工艺要求 ,首次较为全面地完成
了整体结构设计。2005

201 ,大庆油田进行了直线电

机抽油泵的现场试验获得了成功。其发展速度之迅
速 ,预示着一个新兴研究领域的兴起。

　直线电机抽油机

2. 1 　原理

直线电机抽油机与有杆抽油机一样有地面部

分、

中间部分和井下泵。中间部分主要为抽油杆等

传动部件 ,井下泵为柱塞泵 ,地面部分主要包括电
缆、

牵引绳、

平衡轮、

支架、

直线电机、

引导架、

配重

箱、

传感器、

变频器控制柜等。支架固定在底座上 ,

电机次级固定于支架 ,固定平台由支架支撑 ,平衡轮
可以用单轮或将并列的大轮和小轮置于平衡轮平台

上 ,直线电机定子固定在支架内部 ,它由钢板和型材
焊接而成。定子板边缘设有限位块 ,控制电机初级
的走向。导轨起导向作用 ,用于保护电机。电机动
子下部连接有配重箱 ,配重箱用来增减平衡重来调
整整机平衡。牵引绳采用 2 根钢丝绳 ,一端与悬绳
器相联 ,另一端连接在电机动子上 ,分别绕过悬绳器
上的滑轮 ,通过大轮、

小轮改变方向后与电机动子相

连。直线电机动子通过柔性连接件、

钢丝绳、

导向轮

直接与抽油杆连接。动子的运动与抽油泵柱塞上下
运动完全一致 ,电机通过牵引绳带动抽油杆上下运
动 ,完成抽油过程

[ 7 ]

。

2003 年 ,江汉采油厂试用了 5 台直线电机抽油

机 ,悬点额定载荷 140 、

160 kN ,冲程 3～8 m ,冲次

0. 2～6. 0 min

- 1

,平衡配重 10～70 kN 。工作电压

380 、

660 和 1 140 V , 平均节电约 20 % , 最高可达

45 % ,充分体现出了直线电机的优势。

2. 2 　特点

a) 　损耗小、

效率高　抽油机主要由井下泵、

抽

油杆、

直线电机、

井架、

配重块等几部分组成 ,减少了

减速器和中间传动装置 ,动力损耗小 ,效率较高。

b) 　体积小、

占地少　直线电机定子固定在井

口上 ,井架上设有重力平衡装置、

滑轮 ,克服了现有

的旋转电机带动的抽油机体积庞大 ,结构复杂 ,耗能
高的缺点。

c) 　控制方便　改变电机参数就可以方便调节

冲程以及其他工作参数 ,井管中仅有抽油杆与井下
泵 ,运行平稳、

可实现长冲程、

大载荷的工作、

冲程长

度可调。

d) 　由于直线电机出力要求较高 ,设计体积相

对较大 ,防过载能力差 ,适应工况范围小。抽油井的
载荷差一般小于 40 kN ,对于中低产井 ,仍存在“泵
空”

和低效的问题。由于地面结构仍比较复杂 ,机组

工作性能容易受中间部件影响 ,维修不便

[ 8 ]

。

　直线电机采油泵

3. 1 　原理

[ 9

11 ]

直线电机采油泵是一种新型高效潜油电泵 ,其

主要包括地面数控装置、

井下磁力驱动柱塞泵、

专用

电缆、

液面监测仪 ,其中井下磁力驱动柱塞泵包括直

线电机、

筛管和柱塞泵等。柱塞泵位于圆筒形直线

电机之下 ,两者通过永磁体动子和连杆相连。系统
通电后 ,直线电机动子带动柱塞做上下往复运动 ,达
到举升抽油的目的 ,同时系统还配有井下压力、

温度

传感器 ,监测泵沉没处的工作压力和温度。

2005

201 ,大庆油田进行了直线电机采油泵的现

场试验 , 产液量为 9 t/ d , 产油量为 2 t/ d , 节电

41 . 1 % ,泵效提高 65. 1 % ,系统效率提高 9. 3 %。其
节能效果和泵效的提高比较明显。实践证明 ,直线
电机采油泵在节能、

增效方面优于其他潜油电泵。

3. 2 　特点

a) 　节能效果明显　采用的柱塞泵和永磁式直

线电机配合使用 ,与多级离心泵相比 ,泵受径向分力
较小 ,靠柱塞直接举升原油 ,能耗较小 ,泵效高。

b) 　检泵周期延长　由于去掉了抽油杆 ,有效

解决了杆管摩擦及油管偏磨问题 ,有利于消除杆管

・

　第

卷　第

期　　　　　　　　　　　　魏秦文

等